CN101122450A - 拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置 - Google Patents

Abstract

拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，它涉及一种换热表面在线清洁换热装置。针对机械除垢、除冰结构复杂、体积大，流通面积大导致流速和传热系数减小问题。方案一：左、右腔内由上至下设置有一组左、右转向传动轮组，主、从动传动轮组固装在右腔(5)内，主动传动轮组与驱动装置(2)连接，换热管(15)内装有镂空阀体(13)，镂空阀体(13)通过拉索串连并绕过左、右转向传动轮组以及主、从动传动轮组构成封闭拉阀；另一种方案是：第一、二绞轮组取代主、从动传动轮组，装在换热管上的绳索或钢索(26)与镂空阀体(13)串连，且两端与第一、二绞轮组(36)固接构成开式拉阀。本发明具有机械精度要求不高，制造加工简易、体积小、流速和传热系数大，可实现机械联动的优点。

Description

拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置

技术领域

本发明涉及一种换热表面在线清洁换热装置。

背景技术

城市污水和地表水(如江河湖海水)等都可作为热泵的低位冷热源而加以利用，它们都属于开式水源，水质较差，含有大量微生物、溶解质和悬浮物；而且地表水在我国绝大部分地区的冬季水温都很低，甚至水面出现封冻现象。因此城市污水和地表水在热能利用过程中存在如下两个现象：一是显热换热时，换热面上容易生长污垢；二是潜热换热时换热面上冻结冰层。无论是污垢还是冰层，它们的存在导致了如下两个缺点：一是增加了换热热阻，降低了换热效率，增大了换热面积和投资；二是增加了流道的粗糙度，增加了流动阻力，增大了水泵能耗和运行费用。要解决上述两个问题，必须即时地清除换热面上的污垢和冰层。目前除垢的方法主要有化学除垢(对于开式水源必然造成水体二次污染)、物理除垢(如超声波除垢等)、机械除垢(如毛刷、胶球冲刷等)；除冰的方法主要有热融法、机械除冰(包括压碾法、刮削法两种)等。就机械除垢和除冰而言，目前主要存在的问题和难点是：机械装置要求精度高、结构复杂、体积庞大，流通面积太大导致流速和传热系数减小。当换热面单元(如一根换热管、一片换热板等)较多时，很难实现机械联动，因此无法应用于大面积的换热器中。

发明内容

本发明的目的是提供一种拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，它可解决机械除垢、除冰，机械装置要求精度高、结构复杂、体积庞大，流通面积太大导致流速和传热系数减小，难以实现机械联动的问题。

本发明的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置的第一种技术方案是：本发明包括壳体、驱动装置；所述壳体包括左腔、壳腔和右腔，所述壳腔内设置换热管簇，由壳体和换热管簇构成横截面为矩形的管壳式换热器；本发明还包括传动装置，所述传动装置包括拉阀、左转向传动轮组、右转向传动轮组、主动传动轮组、从动传动轮组；所述拉阀由镂空阀体和拉索组成，所述左腔内和右腔内由上至下分别设置有一组左转向传动轮组和一组右转向传动轮组，所述主动传动轮组和从动传动轮组固装在右腔内，主动传动轮组与设置在壳体外的驱动装置传动连接，所述每根换热管内装有镂空阀体，装在每列换热管内的镂空阀体通过拉索串连并绕过相应的左转向传动轮组、右转向传动轮组以及从动传动轮组和主动传动轮组构成封闭拉阀。本发明的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置的第二种技术方案是：本发明包括壳体、驱动装置；所述壳体包括左腔、壳腔和右腔，所述壳腔内设置换热管簇，由壳体和换热管簇构成横截面为矩形的管壳式换热器；本发明还包括传动装置，所述传动装置包括拉阀、左转向滑轮组、右转向滑轮组、第一绞轮组、第二绞轮组、第一转向滑轮总成、第二转向滑轮总成；所述壳体还包括左分隔板和右分隔板；所述左分隔板沿垂直于换热管簇的方向设置在左腔内，且把左腔分隔成左分程腔和左传动腔，所述右分隔板沿垂直于换热管簇的方向设置在右腔内且把右腔分隔成右分程腔和右传动腔，所述拉阀由镂空阀体和拉索组成，所述拉索是绳索或钢索，所述一组左转向滑轮组设置在左传动腔内，所述一组右转向滑轮组、第一绞轮组、第一转向滑轮组设置在右传动腔内，所述第二绞轮组和第二转向滑轮组设置在右传动腔内或设置在左传动腔内，第一绞轮组或第二绞轮组与设置在壳体外的驱动装置传动连接，第一转向滑轮组位于第一绞轮组的上方，第二转向滑轮组位于第二绞轮组的下方，所述装在每一列换热管上的拉阀的两端分别与第一绞轮组和第二绞轮组固接，且装在每一列换热管上的绳索或钢索与镂空阀体串连并绕过第一转向滑轮组、第二转向滑轮组、左转向滑轮组、右转向滑轮组构成开式拉阀；所述驱动装置是转动手柄。

本发明具有以下有益效果：一、本发明是依靠简易的拉阀沿换热管内做轴向运动进行在线除垢、除冰的，拉阀所要求的机械精度不高，制造加工简易、体积小，通过拉索和滑轮可以保证其可靠的运行。二、换热管直径可以和传统管壳式换热器的换热管直径相同，因此本发明比其它传统机械除垢、除冰换热装置具有更合理的体积面积比和性价比。三、镂空阀体通过拉索串连，拉索通过左、右转向滑轮组转向，从而保证所有换热管均可利用拉阀进行除垢、除冰，实现了大型换热器的机械联动运行。四、采用管壳式换热器，易于拆装和更换拉索，维护简单。五、阀体采用镂空形式，不影响换热管内水的正常流动及管壳式换热器的正常运行，可以做到实时在线除垢、除冰。六、本发明具有除垢与除冰一体化的功能，既可用于显热换热，也可用于凝固相变换热，既可用于水质极其恶劣的城市污水，也可用于水温偏低的地表水，适用面广。

附图说明

图1本发明的整体结构主视图(壳体1为三个腔)；图2是图1的俯视图，图3是图1的A-A剖视图，图4是图1的B-B剖面图，图5是发明的整体结构主视图(壳体1为五个腔)，图6是图5的俯视图，图7是图5的D-D剖面图，图8是图5的C-C剖面图，图9是图5的E-E剖面图，图10是图5的F-F剖面图，图11本发明的整体结构主视图(壳体1为五个腔，拉索全部为链条)，图12是图11的俯视图，图13是本发明的整体结构主视图(壳体1为三个腔，拉索全部为链条)，图14是图13的俯视图，图15是本发明的整体结构主视图(增加有辅助链轮组)，图16是本发明的整体结构主视图(增加有辅助链轮组，无拉阀导轨)，图17是本发明的整体结构主视图(增加有两个绞轮组，且两个绞轮组均设置在同一腔内)，图18是本发明的整体结构主视图(增加有两个绞轮组，且两个绞轮组分别设置在两个腔内)，图19是本发明的整体结构主视图(驱动装置是转动手柄)，图20是环片形镂空阀体的立体图，图21是锥形镂空阀体的立体图，图22是球形镂空阀体的立体图，图23是短管形镂空阀体的立体图，图24是拉阀导轨与换热管固接在一起的立体图(采用四根拉阀导轨)，图25是拉阀导轨与换热管固接在一起的立体图(采用三根拉阀导轨)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4和图20～图23说明本实施方式，本实施方式由壳体1、驱动装置2、传动装置组成；所述壳体1由左腔3、壳腔4和右腔5组成，所述壳腔4内设置换热管簇6，由壳腔4和换热管簇6构成横截面为矩形的管壳式换热器，壳腔4靠近右腔5一侧的上端面上设有中介载热体进口7，壳腔4靠近左腔3一侧的上端面上设有中介载热体出口8；所述传动装置由拉阀、左转向传动轮组、右转向传动轮组、主动传动轮组、从动传动轮组组成；所述拉阀由镂空阀体13和拉索组成，所述左腔3内和右腔5内由上至下分别设置有一组左转向传动轮组和一组右转向传动轮组，所述主动传动轮组和从动传动轮组固装在右腔5内，主动传动轮组与设置在壳体1外的驱动装置2传动连接，所述每根换热管15内装有镂空阀体13，装在每列换热管内的镂空阀体13通过拉索串连并绕过相应的左转向传动轮组、右转向传动轮组以及从动传动轮组和主动传动轮组构成封闭拉阀，所述左腔3的底端面上和上端面上分别设有水源水进口16和水源水出口17，镂空阀体13是环片形镂空阀体41、对锥形镂空阀体42、球形镂空阀体43或短管形镂空阀体44，可根据需要选择。

本实施方式中，在左腔3和右腔5内水平设置一组分程隔板39，且一组分程隔板39沿纵向排列，换热管的流程划分，从而提高流速和换热效率，所有拉阀的往复运动，实现了每根换热管内壁面的除垢或除冰。

镂空阀体之间的拉索长度应满足如下条件：当某换热管内的镂空阀体处于换热管最左端时，与之相邻的换热管内的镂空阀体处于换热管的最右端(即装在相邻两个换热管内的镂空阀体之间的距离等于换热管管长)。镂空阀体从换热管的一端走向另一端称为一个行程。主动传动轮组在驱动装置的作用下作正、反转转动，正转或反转的圈数必须保证主动传动轮组拖动镂空阀体刚好走完一个行程。

具体实施方式二：结合图5～图10说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的壳体1还增加有左分隔板18和右分隔板19；所述左分隔板18沿垂直于换热管簇6的方向设置在左腔3内，且把左腔3分隔成左分程腔20和左传动腔21，所述右分隔板19沿垂直于换热管簇6的方向设置在右腔5内且把右腔5分隔成右分程腔22和右传动腔23，所述一组左转向传动轮组设置在左传动腔21内，所述一组右转向传动轮组、主动传动轮组、从动传动轮组均设置在右传动腔23内，所述左分隔板18和右分隔板19对应换热管簇6的位置处均设有通孔，所述装在每列换热管内的镂空阀体13通过穿过所述通孔内的拉索串接在一起。

本实施方式中，可根据需要在左分程腔20或左传动腔21内沿纵向和横向设置分隔板45，可提高每根换热管内的流速和换热效率。

具体实施方式三：结合图1～图4和图5～图6说明本实施方式，本实施方式的左转向传动轮组是左转向滑轮组9，所述右转向传动轮组是右转向滑轮组10，所述主动传动轮组是主动链轮组11，所述从动传动轮组是从动链轮组12，所述拉索由链条25和绳索/或钢索26组成；所述装在同一列换热管内最上端的镂空阀体27的左端与绳索/或钢索26的一端固接，绳索/或钢索26的另一端与装在同一列换热管内的镂空阀体13串连并交替绕过相应的左转向滑轮组9和右转向滑轮组10与装在同一列换热管内最下端的镂空阀体28的左端固接，装在同一列换热管内最下端的镂空阀体28的右端与链条25的一端固接，链条25的另一端绕过相应的从动链轮组12和主动链轮组11与装在同一列换热管内最上端的镂空阀体27的右端固接，每个左转向滑轮组9和每个右转向滑轮组10均由两个第一轴承46、一组凹槽滑轮47和一根转向滑轮轴48组成，一组凹槽滑轮47固装在转向滑轮轴48上，转向滑轮轴48的两端通过第一轴承46与壳体1固接，且凹槽滑轮47位于相邻两个换热管之间，且凹槽滑轮47轮缘的切线与相邻两个换热管的轴线重合，主动链轮组11和从动链轮组12均由两个第二轴承49、一组第一链轮50和一根第一链轮轴51组成，一组第一链轮50固装在第一链轮轴51上，第一链轮轴51的两端通过第二轴承49与壳体1固接，且第一链轮50的上轮缘切线与每一列换热管的最上端换热管的轴线重合，凹槽滑轮47和转向滑轮轴48分体组装或加工成为一体。

本实施方式中，左转向滑轮组9、右转向滑轮组10、主动链轮组11和从动链轮组12的轮径等于每一列换热管的相邻两根换热管的中心距，这样可保证链条25和绳索/或钢索26与换热管同轴，提高除垢、除冰效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图11～图14说明本实施方式，本实施方式的左转向传动轮组是左转向链轮组29，所述右转向传动轮组是右转向链轮组30，所述主动传动轮组是主动链轮组11，所述从动传动轮组是从动链轮组12，所述拉索是链条25；装在每列换热管内的镂空阀体13通过链条25串连并绕过相应的左转向链轮组29、右转向链轮组30以及从动链轮组12和主动链轮组11构成封闭拉阀，左转向链轮组29、右转向链轮组30的具体结构与具体实施方式三中的主动链轮组11和从动链轮组12的具体结构相同。本实施方式中，完全采用链传动，其传动平稳、可靠，可提高除垢、除冰效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式五：结合图15和图16说明本实施方式，本实施方式的传动装置还包括辅助链轮组31；所述辅助链轮组31设置在右腔5或右传动腔23内，且辅助链轮组31位于主动链轮组11和从动链轮组12二者之间，装在每一列换热管上的链条25绕过相应的辅助链轮组31。如此设置，可防止链条打滑，并起到紧固链条、消除安装和伸缩误差的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：结合图2、图6、图12、图14和19说明本实施方式，本实施方式的驱动装置2是电机32或转动手柄33，所述电机32的输出轴或转动手柄33的输出端与主动链轮组11的输入端传动连接。由于清除污垢的间隔周期较长，设置电机导致成本增加和操作不便，可改为转动手柄进行人工手动操作。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式七：结合图1、图2、图5、图6、图11～图15、图17～图19、图24和图25说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：本实施方式还增加有拉阀导轨34；所述每根换热管15两端的圆周端面上均固有至少三根拉阀导轨34，且拉阀导轨34平行于换热管15的轴线设置。如此设置，可保证拉阀返程时能顺利进入换热管内。

本实施方式中的每根换热管15两端的圆周端面上均固有四根拉阀导轨34。在不安装拉阀导轨34的情况下，适用于短管形镂空阀体44或者拉阀安装非常精确的场合。

具体实施方式八：结合图5、图6、图11、图15～图18说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：本实施方式还增加有密封胶圈40；所述密封胶圈40分别设置在左分隔板18和右分隔板19上的通孔内。如此设置，可起到密封的作用。

具体实施方式九：结合图17、图18说明本实施方式，本实施方式由壳体1、驱动装置2、传动装置组成，所述壳体1由左腔3、壳腔4、右腔5、左分隔板18和右分隔板19组成，所述壳腔4内设置换热管簇6，由壳体1和换热管簇6构成横截面为矩形的管壳式换热器，壳腔4靠近右腔5一侧的上端面上设有中介载热体进口7，壳腔4靠近左腔3一侧的上端面上设有中介载热体出口8；所述传动装置由拉阀、左转向滑轮组9、右转向滑轮组10、第一绞轮组35、第二绞轮组36、第一转向滑轮组37、第二转向滑轮组38组成，所述左分隔板18沿垂直于换热管簇6的方向设置在左腔3内，且把左腔3分隔成左分程腔20和左传动腔21，所述右分隔板19沿垂直于换热管簇6的方向设置在右腔5内且把右腔5分隔成右分程腔22和右传动腔23，所述拉阀由镂空阀体13和拉索组成，所述拉索是绳索或钢索26，所述一组左转向滑轮组9设置在左传动腔21内，所述一组右转向滑轮组10、第一绞轮组35、第一转向滑轮总成37设置在右传动腔23内，所述第二绞轮组36和第二转向滑轮组38设置在右传动腔23内或设置在左传动腔21内，第一绞轮组35或第二绞轮组36与设置在壳体1外的驱动装置2传动连接，第一转向滑轮组37位于第一绞轮组35的上方，第二转向滑轮组38位于第二绞轮组36的下方，所述装在每一列换热管上的拉阀的两端分别与第一绞轮组35和第二绞轮组36固接，且装在每一列换热管上的绳索或钢索26与镂空阀体13串连并绕过第一转向滑轮组37、第二转向滑轮组38、左转向滑轮组9、右转向滑轮组10构成开式拉阀；所述驱动装置2是转动手柄33。

本实施方式中的第一转向滑轮组37、第二转向滑轮组38的具体结构与具体实施方式三的左转向滑轮组9和右转向滑轮组10结构相同。当换热管一列的根数为奇数时，两绞轮分装于两侧传动腔内；当换热管一列的根数为偶数时，则两绞轮安装于同一侧传动腔内。

工作时，其中一个主动绞轮主动转动并缠绕回收拉索时，另一个被动绞轮被动转动并释放拉索，当镂空阀体走完一个单向行程后，被动绞轮将主动地反向转动并回收拉索，而主动绞轮被动地反向转动并释放拉索，如此，两绞轮交替行使主动转动权，从而带动镂空阀体作往复运动。

具体实施方式十：结合图17和图18说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式还增加有拉阀导轨34；所述每根换热管15两端的圆周端面上均固有至少三根拉阀导轨34，且拉阀导轨34平行于换热管15的轴线设置。拉索的变形伸长和设备制造加工的误差，镂空阀体可能被拉出换热管外，为保证返程时镂空阀体顺利进入换热管内，设置拉阀导轨，可保证镂空拉阀返程时能顺利进入换热管内。

Claims (10)

1.一种拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，它包括壳体(1)、驱动装置(2)；所述壳体(1)包括左腔(3)、壳腔(4)和右腔(5)，所述壳腔(4)内设置换热管簇(6)，由壳体(1)和换热管簇(6)构成横截面为矩形的管壳式换热器，其特征在于它还包括传动装置，所述传动装置包括拉阀、左转向传动轮组、右转向传动轮组、主动传动轮组、从动传动轮组；所述拉阀由镂空阀体(13)和拉索组成，所述左腔(3)内和右腔(5)内由上至下分别设置有一组左转向传动轮组和一组右转向传动轮组，所述主动传动轮组和从动传动轮组固装在右腔(5)内，主动传动轮组与设置在壳体(1)外的驱动装置(2)传动连接，所述每根换热管(15)内装有镂空阀体(13)，装在每列换热管内的镂空阀体(13)通过拉索串连并绕过相应的左转向传动轮组、右转向传动轮组以及从动传动轮组和主动传动轮组构成封闭拉阀。

2.根据权利要求1所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于所述壳体(1)还包括左分隔板(18)和右分隔板(19)；所述左分隔板(18)沿垂直于换热管簇(6)的方向设置在左腔(3)内，且把左腔(3)分隔成左分程腔(20)和左传动腔(21)，所述右分隔板(19)沿垂直于换热管簇(6)的方向设置在右腔(5)内且把右腔(5)分隔成右分程腔(22)和右传动腔(23)，所述一组左转向传动轮组设置在左传动腔(21)内，所述一组右转向传动轮组、主动传动轮组、从动传动轮组均设置在右传动腔(23)内，所述左分隔板(18)和右分隔板(19)对应换热管簇(6)的位置处均设有通孔，所述装在每列换热管内的镂空阀体(13)通过穿过所述通孔内的拉索串接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于所述左转向传动轮组是左转向滑轮组(9)，所述右转向传动轮组是右转向滑轮组(10)，所述主动传动轮组是主动链轮组(11)，所述从动传动轮组是从动链轮组(12)，所述拉索由链条(25)和绳索/或钢索(26)组成；所述装在同一列换热管内最上端的镂空阀体(27)的左端与绳索/或钢索(26)的一端固接，绳索/或钢索(26)的另一端与装在同一列换热管内的镂空阀体(13)串连并交替绕过相应的左转向滑轮组(9)和右转向滑轮组(10)与装在同一列换热管内最下端的镂空阀体(28)的左端固接，装在同一列换热管内最下端的镂空阀体(28)的右端与链条(25)的一端固接，链条(25)的另一端绕过相应的从动链轮组(12)和主动链轮组(11)与装在同一列换热管内最上端的镂空阀体(27)的右端固接。

4.根据权利要求1或2所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于所述左转向传动轮组是左转向链轮组(29)，所述右转向传动轮组是右转向链轮组(30)，所述主动传动轮组是主动链轮组(11)，所述从动传动轮组是从动链轮组(12)，所述拉索是链条(25)；装在每列换热管内的镂空阀体(13)通过链条(25)串连并绕过相应的左转向链轮组(29)、右转向链轮组(30)以及从动链轮组(12)和主动链轮组(11)构成封闭拉阀。

5.根据权利要求3所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于所述传动装置还包括辅助链轮组(31)；所述辅助链轮组(31)设置在右腔(5)或右传动腔(23)内，且辅助链轮组(31)位于主动链轮组(11)和从动链轮组(12)二者之间，装在每一列换热管上的链条(25)绕过相应的辅助链轮组(31)。

6.根据权利要求1或2所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于所述驱动装置(2)是电机(32)或转动手柄(33)，所述电机(32)的输出轴或转动手柄(33)的输出端与主动链轮组(11)的输入端传动连接。

7.根据权利要求1或2所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于它还包括拉阀导轨(34)；所述每根换热管(15)两端的圆周端面上均固有至少三根拉阀导轨(34)，且拉阀导轨(34)平行于换热管(15)的轴线设置。

8.根据权利要求2所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于它还包括密封胶圈(40)；所述密封胶圈(40)分别设置在左分隔板(18)和右分隔板(19)上的通孔内。

9.一种拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，它包括壳体(1)、驱动装置(2)；所述壳体(1)包括左腔(3)、壳腔(4)和右腔(5)，所述壳腔(4)内设置换热管簇(6)，由壳体(1)和换热管簇(6)构成横截面为矩形的管壳式换热器；其特征在于它还包括传动装置，所述传动装置包括拉阀、左转向滑轮组(9)、右转向滑轮组(10)、第一绞轮组(35)、第二绞轮组(36)、第一转向滑轮组(37)、第二转向滑轮组(38)；所述壳体(1)还包括左分隔板(18)和右分隔板(19)；所述左分隔板(18)沿垂直于换热管簇(6)的方向设置在左腔(3)内，且把左腔(3)分隔成左分程腔(20)和左传动腔(21)，所述右分隔板(19)沿垂直于换热管簇(60的方向设置在右腔(5)内且把右腔(5)分隔成右分程腔(22)和右传动腔(23)，所述拉阀由镂空阀体(13)和拉索组成，所述拉索是绳索或钢索(26)，所述一组左转向滑轮组(9)设置在左传动腔(21)内，所述一组右转向滑轮组(10)、第一绞轮组(35)、第一转向滑轮组(37)设置在右传动腔(23)内，所述第二绞轮组(36)和第二转向滑轮组(38)设置在右传动腔(23)内或设置在左传动腔(21)内，第一绞轮组(35)或第二绞轮组(36)与设置在壳体(1)外的驱动装置(2)传动连接，第一转向滑轮组(37)位于第一绞轮组(35)的上方，第二转向滑轮组(38)位于第二绞轮组(36)的下方，所述装在每一列换热管上的拉阀的两端分别与第一绞轮组(35)和第二绞轮组(36)固接，且装在每一列换热管上的绳索或钢索(26)与镂空阀体(13)串连并绕过第一转向滑轮组(37)、第二转向滑轮组(38)、左转向滑轮组(9)、右转向滑轮组(10)构成开式拉阀；所述驱动装置(2)是转动手柄(33)。

10.根据权利要求9所述的拉阀式换热表面实时在线清洁换热装置，其特征在于它还包括拉阀导轨(34)；所述每根换热管(15)两端的圆周端面上均固有至少三根拉阀导轨(34)，且拉阀导轨(34)平行于换热管(15)的轴线设置。

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